煤礦深部巷道錨桿支護的制約因素淺析

關鍵詞：錨桿支護 支護附件 施工機具 檢測儀器

　　我國煤礦巷道的錨桿支護技術已經(jīng)有50多年的發(fā)展歷史，由于其具有“快速，主動，有效”的特點，得到廣大煤礦企業(yè)和工程技術人員的普遍認可。經(jīng)過多年的研究、改進和工程實踐，已成為我國煤礦巷道的主要支護形式之一。隨著煤炭開采深度的不斷增加，巷道斷面的不斷擴大以及巷道壓力的增大，冒頂事故時有發(fā)生，凸現(xiàn)了錨桿支護中存在的一些問題。

　　1 錨桿支護支中預應力普遍偏低

　　根據(jù)大量礦壓觀測發(fā)現(xiàn)，深井軟巖巷道掘進期間圍巖變形普遍在500-800mm,金屬支架與普通的錨桿支護此階段就已經(jīng)遭到破壞。只有通過提高支護的預應力，從而消除弱面離層現(xiàn)象，同時緩解兩幫圍巖的應力集中程度和巖體破壞現(xiàn)象，初期圍巖變形才能得到控制，進而實現(xiàn)快速曾阻，達到高工作阻力。在高阻條件下實現(xiàn)讓壓，才可能將巷道掘進期間的圍巖變形量控制在300-400mm以內，即高預應力才能實現(xiàn)巷道的長期維護。

　　在安裝錨桿時如果沒有預應力或者預應力過低，隨著巷道兩幫移近量的增加，錨桿的工作載荷不會有較大的提高，此時錨桿支護的作用并不明顯；而當安裝錨桿時如果給予較高的預應力，那么錨桿的工作載荷也隨著巷道兩幫移近量的增加而明顯增大，能夠有力的抑制巷道圍巖的進一步變形。雖然我國錨桿支護得到了相對廣泛的應用，但在錨桿支護設計和現(xiàn)場施工中，都忽視了提高預應力這一關鍵技術因素。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

　　(1)沒有將錨桿的預應力作為錨桿支護設計的參數(shù)。增大錨桿預應力能顯著減少深部巷道圍巖強度弱化，減小圍巖破碎區(qū)范圍，提高深部巷道穩(wěn)定性。高性能高預應力錨桿支護可以解決大量的技術難題，在很大程度上可以代替目前廣為采用的錨桿錨索支護，能夠及時主動的加固圍巖，提高技術含量。

　　（2）現(xiàn)場施工中忽視高預應力錨桿支護的重要性。通過多個煤礦井下的現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，工人在安裝錨桿過程中，用錨桿鉆機安裝上錨桿即可，沒有對錨桿進行加扭得習慣。由于我國的錨桿鉆機輸出扭矩較低，不能達到錨桿支護的高預應力要求，在這種情況下高預應力的錨桿支護很難達到理想的支護效果。

　�。�3）忽視高預應力的錨桿支護的滯后預緊。不論錨桿鉆機和氣扳機對錨桿螺母的扭矩多大，經(jīng)過一段時間后錨桿的預應力都有一個急速下降期，甚至有的錨桿扭距力會下降到零。因此要求在煤巷錨桿支護設計時給出明確的二次緊固指標，以保障高預應力錨桿的支護效果。

　　2 錨桿及其附件加工不規(guī)范

　�。�1）錨桿桿體和螺紋不等強。雖然桿體強度高，但是由于螺紋部分加工時強度降低，從而降低了錨桿的整體強度，不能產(chǎn)生與強度匹配的高錨固力。在監(jiān)測錨桿錨固力時就大量的出現(xiàn)錨桿桿體與螺紋結合處的斷裂現(xiàn)象。

　�。�2）托盤加工粗糙，強度低。托盤加工的不規(guī)范往往造成錨桿螺帽與托盤之間，托盤與鋼帶之間不能形成面接觸而僅僅是點接觸，使錨桿的兩個減磨墊片不能發(fā)揮應有的作用，既影響錨桿的受力平衡，又不能直觀的顯示錨桿的安裝質量。

　�。�3）錨桿支護的附件剛度偏小。錨桿支護中鋼帶、托盤、金屬網(wǎng)等附件的作用不可小視，如果附件剛度過低，則圍巖作用在附件上的力不能有效的傳遞到錨桿上，導致錨桿受力不大，而鋼帶和托盤等附件則出現(xiàn)嚴重的變形或開裂、折斷，金屬網(wǎng)出現(xiàn)破網(wǎng)。此時往往人們總誤認為是錨桿支護的強度不夠，從而采取縮小錨桿間距、增大錨桿直徑等方法進行補救。

　�。�4）錨索性能差。目前煤礦錨索使用的鋼絞線直徑有15.25mm和17.80mm兩種規(guī)格，錨索直徑偏小，強度不夠，不能適應圍巖的大變形。經(jīng)過大量的觀測表明，當錨索受力很大而錨桿受力很小時是難以避免錨索破斷失效的。應該采用新材質、大直徑的錨索使錨索與錨桿共同作用，以適應深部巷道圍巖的大變形。

　　3 錨桿施工機具落后。

        我國錨桿鉆機品種較多，但性能適宜且可靠性高的產(chǎn)品不多。到目前為止，我國已開發(fā)40多種不同類型的錨桿鉆機，但適于井下且性能可靠的只有3-4種品種。隨著煤炭開采深度的逐漸增加，巷道壓力不斷加大，支護難度也越來越大，尤其在沒有進行支護的底板破壞趨勢將會成為更加突出的問題。高性能高預應力的錨桿支護是解決深部巷道支護的最有效途徑，但我國錨桿鉆機的輸出扭矩遠不能滿足高預應力錨桿一次性快速安裝的需要，這與國外先進技術還有很大的差距。同時我國還沒有打底眼的錨桿施工機具，這將在很大程度上制約我國錨桿支護技術的進一步發(fā)展。

　　4、錨桿檢測儀器與檢測技術不健全。 

        錨桿支護是一項隱性工程，及時有效的施工檢測是監(jiān)督施工質量、保證錨桿支護安全可靠的重要手段。我國雖也比較重視錨桿支護的檢測工作，先后研制了一些監(jiān)測與檢測儀器但性能不高，功能不全，還未形成系列配套的綜合檢測技術。錨桿檢測是施工質量與安全工作的重要保證，因此，加大檢測儀器儀表的研制力度是非常重要的，它將為我國煤礦錨桿支護技術的發(fā)展提供安全保證。

　　5 結語

        錨桿支護技術是一項貌似簡單，實則復雜的系統(tǒng)工程，影響支護效果的因素很多。隨著科學技術的進步，錨桿產(chǎn)品的規(guī)范化和精細化生產(chǎn)以及錨桿支護檢測技術的完善，人們對錨桿支護作用機理認識的進一步加深，錨桿支護必將成為煤礦支護最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。

　　參考文獻：

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